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专题 34 光的波动性 电磁波和相对论
考点 考情 命题方向
考点 1 光的干涉 2024 全国卷 1.光的干涉常考：光的波长与
2024 山东 干涉条纹间距的关系．
2024 广西 光波动性实例
2024 湖南 2.光的衍射和偏振常考：光的
2023 江苏 偏振现象的解释，衍射的应用
2023 年北京 3.电磁波与相对论常考：电磁
2023 河北 波的发射和接收；功率的定
考点 2 光的衍射和 2022 上海 义、物理意义和计算式的推
偏振 2024 全国 导．
2023 天津
2022 北京
考点 3 电磁波与相 2021 浙江
对论 2021 天津
题型一 光的干涉现象
1．产生条件
两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样．
2．杨氏双缝干涉
(1)原理图如图所示
(2)亮、暗条纹的条件．
①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹．
a．光的路程差 Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹．
λ
b．光的路程差 Δr＝r2－r1＝(2k＋1) (k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．2
②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)．
l
③条纹间距公式：Δx＝ λ.
d
3．薄膜干涉现象
如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．
4．薄膜干涉原理分析
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波．
(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明
暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹．
5．薄膜干涉的应用
干涉法检查平面的平整程度如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果
被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，
则干涉条纹发生弯曲．若被检查平面是凹陷的，则图像往靠近劈棱的方向偏；若被检查平面是凸起
的，则图像往远离劈棱的方向偏。
[模型演练1] （2024 越秀区校级模拟）如图所示，一束光由半圆形玻璃砖的右侧面沿半径射入，
经 AB 界面折射后分为红光和紫光两束光，则下列说法正确的是（　　）
A．b 光是红光，则 a 光是紫光
B．现将入射光绕 O 点逆时针转动，则 a 光先消失
C．分别用 a、b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条
纹间距
D．在半圆形玻璃中，b 光的传播时间小于 a 光的传播时间
【解答】解：A、因为玻璃对 b 光的偏折程度大于 a 光，所以玻璃对 b 光的折射率大于对 a 光的
折射率，则知 b 光频率高，b 光是紫光，a 光是红光，故 A 错误。
1
B、b 光的折射率大，根据sinC = 可知，b 光临界角小，现将入射光绕 O 点逆时针转动，b 光先
发生全反射，则 b 光先消失，故 B 错误；

C、b 光频率高，波长短，根据双缝干涉条纹间距公式Δx = 可知，分别用 a、b 光在同一个双
缝干涉实验装置上做实验，a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条纹间距，故 C 正确；

D、根据v = ，可知在半圆形玻璃中，b 光速度小，路程相同，则 b 光的传播时间长，故 D 错误。
故选：C。
[模型演练2] （2024 苏州校级二模）利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆
柱形金属丝的直径差（约为微米量级），实验装置如图甲所示。T1 和 T2 是具有标准平面的玻璃
平晶，A0 为标准金属丝，直径为 D0；A 为待测金属丝，直径为 D；两者中心间距为 L。实验中
用波长为 λ 的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距
为ΔL。则以下说法正确的是（　　）

A．|D﹣D0| = 2
B．A 与 A0 直径相差越大，ΔL 越大
C．轻压 T1 右端，若ΔL 增大则有 D＜D0
D．A 与 A0 直径相等时可能产生图乙中的干涉条纹
【解答】解：A、设两标准平面的玻璃平晶之间的夹角为 θ，由题图可得：
| 0|
tanθ =

由空气薄膜干涉的条件可知
2ΔLtanθ＝λ

又ΔL = 2

联立解得：|D ― 0| = 2 ，故 A 正确；
B、由上述分析可知，A0 与 A 直径相差越大，θ 越大，ΔL 越小，B 错误；
C、轻压 T1 右端，若ΔL 增大，则 θ 减小，说明 D＞D0，故 C 错误；
D、当 A 与 A0 直径相等时，tanθ＝0，空气薄膜的厚度处处相等，不能形成图乙中的干涉条纹，
故 D 错误。
故选：A。
[模型演练3] （2024 五华区校级模拟）如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿与上表面成 α 角
的 PO 方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，经镀银的玻璃砖下表面反射后从上表面
射出，得到三束光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。玻璃砖的上下表面较宽，则下列说法正确的是（　　）
A．光束Ⅰ为单色光
B．光束Ⅲ在玻璃中的传播速度比光束Ⅱ的大
C．改变 α 角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可能不平行
D．通过相同的双缝干涉装置，光束Ⅱ产生的干涉条纹宽度大于光束Ⅲ产生的宽度
【解答】解：A．所有色光都能反射，反射角相同，则由图可知光束 I 是复色光，故 A 错误；
B．根据题意做出光路图

可知光线Ⅱ的偏折较大，光线Ⅱ的折射率较大，根据v =
可知光束Ⅲ在玻璃中的传播速度比光束Ⅱ的大，故 B 正确；
C．光束 I 发生反射，光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上下表
面是平行的，根据光的可逆性以及对称性，可知光束 I、Ⅱ、Ⅲ仍然平行射出，且光束Ⅱ、Ⅲ是
单色光，故 C 错误；

D．光线Ⅱ的折射率较大，光线Ⅱ的频率较大，根据λ =

可知光线Ⅱ的波长较小，根据双缝干涉条纹间距公式Δx =
通过相同的双缝干涉装置，光束Ⅱ产生的干涉条纹宽度小于光束Ⅲ产生的宽度，故 D 错误。
故选：B。
[模型演练4] （2024 济宁三模）在图示的双缝干涉实验中，光源 S 到缝 S1、S2 距离相等，P0 为 S1、
S2 连线中垂线与光屏的交点。用波长为 400nm 的光实验时，光屏中央 P0 处呈现中央亮条纹（记
为第 0 条亮条纹），P 处呈现第 3 条亮条纹。当改用波长为 600nm 的光实验时，P 处将呈现（　　）
A．第 2 条亮条纹 B．第 3 条亮条纹
C．第 2 条暗条纹 D．第 3 条暗条纹

【解答】解：双缝干涉实验中，出现亮条纹的条件为 x＝k （k＝0.1.2.3…）
3
用波长为 400nm 的光实验时 P 处呈现第 3 条亮条纹，则x = 1

当波长为 600nm 的光实验时，x = k' 2，解得 k′＝2
P 点为波长的整数倍，故为亮条纹，且为第 2 条亮条纹，故 A 正确，BCD 错误
故选：A。
[模型演练5] （2024 泰安三模）如图甲所示，将两块平板玻璃 M、N 放在水平桌面上，并在两块玻
璃之间右侧边缘垫上两个纸条，用平行单色光竖直向下照射玻璃板，就会在玻璃板上方看到如
图乙所示的明暗相间的条纹。下列说法正确的是（　　）
A．图乙中的条纹是 M 的上表面、N 的下表面两列反射光发生干涉的结果
B．在任意一条明条纹的下方，空气薄膜的厚度都是均匀变化的
C．如果撤掉一个纸条，则条纹间距增大
D．若改用频率更高的单色光进行实验，则条纹间距会更大
【解答】解：A、乙图中的条纹是单色光分别在 M 的下表面和 N 的上表面的反射光发生干涉而形
成的，故 A 错误；
B、在任意一条明条纹的下方，反射光的光程差相等，所以空气薄膜的厚度都是相等的，故 B 错
误；
C、若抽去一张纸片，同一位置沿着斜面的方向，光程差的变化变缓，条纹间距将变宽，故 C 正
确；

D、根据 tanθ = 2 可知，改用频率更高的光，波长变短，条纹间距变窄，故 D 错误；
故选：C。
题型二 光的衍射和偏振现象
1．衍射与干涉的比较
两种现象
单缝衍射 双缝干涉
比较项目
条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
不同点
条纹清晰，亮度基本相
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗
等
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干
相同点
涉、衍射都有明暗相间的条纹
注意　①白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同．
②区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区
分．
2．干涉与衍射的本质
光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具
有相似的原理．在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加
形成单缝衍射条纹．
3．偏振：光波只沿某一特定的方向的振动．
4．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而
且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光．
5．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是横波．自
然光通过偏振片后，就得到了偏振光．
6．偏振光的理论意义及应用
(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波．光的偏振
现象说明了光波是横波．
(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．
[模型演练6] （2024 香坊区校级四模）如图，两种颜色的光从真空中沿同一光路由圆心 O 点斜射
入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为 a 和 b。已知入射角 α＝45°，a 光束与玻璃
砖左侧平面的夹角 β＝60°，下列说法正确的是（　　）
A．若 a 光束为蓝光，b 光束可能是红光
B．a 光在该玻璃柱体中传播的速度比 b 光大
C 6．玻璃对 a 光的折射率为
2
D．用 a 光和 b 光分别照射同一狭缝，观察衍射现象，a 光的中央亮条纹更窄
【解答】解：A、由图可知，a 光的偏折较小，则从 a 点射出的光的折射率较小，从 b 点射出的光
的折射率较大，蓝光折射率大于红光，a 光束是蓝光，b 光束不可能是红色光，故 A 错误；

B、a 点射出的光的折射率较小，根据 v = 可知，a 光在该玻璃柱体中传播的速度比 b 光大，故 B
正确；
45°
C、由折射定律可知，玻璃对 a 光的折射率为 n = (90° ) = 30° = 2，故 C 错误；
D、因 a 光的折射率小于 b 光的折射率，故 a 光的频率小于 b 光的频率，则 a 光的波长大于 b 光
的波长，用 a 光和 b 光分别照射同一狭缝，观察衍射现象，a 光可能发生更明显的衍射现象，则 a
光的中央亮条纹会更宽，故 D 错误。
故选：B。
[模型演练7] （2024 安徽模拟）DUV 光刻机是一种使用深紫外（DEEPULTRAVIOLET，DUV）光
源进行曝光的设备。深紫外线具有较短的波长和较高的能量。它通常指的是波长在 200 纳米到
300 纳米之间的紫外线。浸没式光刻能降低制程，在镜头与晶圆曝光区域之间，充满对深紫外
光折射率为 1.44 的液体，从而实现在液体中波长变短，实现较短的制程。则与没加入液体相比，
下列说法正确的是（　　）
A．深紫外线进入液体后传播速度变大
B．传播相等的距离，深紫外线在液体中所需的时间不变
C．深紫外线光子的能量进入液体不变
D．深紫外线在液体中更容易发生衍射，能提高分辨率
【解答】解：A.光进入介质后，传播速度变小，故 A 错误；
B.光进入介质后，传播速度变小，传播相等的距离，深紫外线在液体中所需的时间变长，故 B 错
误；
C.光从一种介质进入另一种介质，频率不变，光子的能量不变，故 C 正确；
D.光进入介质后，传播速度变小，波长变短，更难发生衍射，故 D 错误。
故选：C。
[模型演练8] （2024 吉林模拟）夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，
受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b 为其折
射出的光线中的两种单色光，比较 a、b 两种单色光，下列说法正确的是（　　）
A．在冰晶中，b 光的波速比 a 光大
B．通过同一仪器发生双缝干涉，a 光的相邻明条纹间距较大
C．b 光比 a 光更容易发生明显衍射现象
D．a、b 两种光分别从水射入空气发生全反射时，a 光的临界角比 b 光的小
【解答】解：A．由图可知 a 光的偏折程度小于 b 光的偏折程度，所以 na＜nb
a 光的折射率小于 b 光的折射率，则 a 光的频率小于 b 光的频率 fa＜fb

根据：v =
可知 va＞vb，故 A 错误；

B．根据λ =
得：λa＞λb

根据双缝干涉条纹间距表达式Δx =
可知 a 光的相邻明条纹间距较大，故 B 正确；
C．当缝隙和波长差不多或缝隙比波长小的多时能发生明显得衍射现象，所以 a 光比 b 光更容易
发生明显衍射现象，故 C 错误；
1
D．根据sinC =
可知 Ca＞Cb，故 D 错误。
故选：B。
[模型演练9] （2024 开福区校级模拟）如图所示，半径为 R 的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度

为2，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源 S 向顶部发射一束由 a、b 两种不同频率的光组
成的复色光，当光线与竖直方向夹角 θ 变大时，出射点 P 的高度也随之降低，只考虑第一次折
1 2
射，发现当 P 点高度 h 降低为 时只剩下 a 光从顶部射出，（光速为 c）下列判断正确的是
2
（　　）
A．在此透光材料中 a 光的传播速度小于 b 光的传播速度
B．此透光材料对 b 光的折射率为 10 + 4 2
C．a P 5 2 2光从 点射出时，a 光经过 SP 路程所需的时间为
2
D．同一装置用 a、b 光做单缝衍射实验，b 光的衍射现象更加明显
【解答】解：A、半球体底部中心有一光源 S 向顶部发射一束由 a、b 两种不同频率的光组成的复
色光，
当光线与竖直方向夹角 θ 变大时，出射点 P 的高度也随之降低，
只剩下 a 光从顶部射出时，b 光发生全反射，而 a 光没发生全反射，可知 b 光临界角比 a 光小，
1
根据sinC =

可知 b 光的折射率比 a 光的大，根据v =
可知在此透光材料中 b 光的传播速度小于 a 光的传播速度，故 A 错误；
B、只剩下 a 光从顶部射出时，如图所示，
1 2
由题意可知PB =
2
= 2可得PA
2
则∠POA＝45°
PS = ( 1 2 )2 + ( 2 )2 = 5 2 2 2 2 2

在△OPS 中，由正弦定理得 ∠135° = ∠
1
b 光发生全反射有sinC = sin∠OPS =
此透光材料对 b 光的折射率为n = 10 + 4 2
故 B 正确；
5 2 2
C、a 光从 P 点射出时，a 光经过 SP 5 2 2路程所需的时间为t = =
2
=

2


故 C 错误；
D、b 光的折射率比 a 光的大，b 光的频率比 a 光的大，则 b 光的波长比 a 光的小，波长越长，越
容易发生明显的衍射现象，则同一装置用 a、b 光做单缝衍射实验，a 光的衍射现象更加明显，故
D 错误。
故选：B。
[模型演练10] （2024 蜀山区校级三模）通过对光现象的深入分析可以了解光的本质规律，以下是一
些光现象的示意图，图甲是劈尖干涉的装置及形成的条纹示意图，图乙是双缝干涉示意图，图
丙是一束复色光进入水珠后传播光路示意图，图丁是自然光通过偏振片 P、Q 的实验结果。下
列说法中正确的是（　　）
A．图甲中，将两平板玻璃中间的纸片拿掉一张后，条纹间距变小
B．图乙中，若只减小双缝间距离，两相邻亮条纹间距离将减小
C．图丙中，a 光在水珠中传播速度一定大于 b 光在水珠中传播速度
D．图丁中，从图示位置转动偏振片 P，光屏上亮度将逐渐变暗
【解答】解：A、抽去一张纸片后，空气薄膜的劈尖角（上、下表面所夹的角）变小，相同的厚
度差对应的水平距离变大，故相邻条纹间距变大，故 A 错误；

B、根据双缝干涉条纹间距公式Δx = ，图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间
距离将增大，故 B 错误；

C、图丙中，b 光的偏折程度较大，则 b 光的折射率较大，根据v = ，可知 a 光在水珠中传播速
度一定大于 b 光在水珠中传播速度，故 C 正确；
D、光是横波，图丁中，从图示位置转动偏振片 P，光屏上亮度逐渐变亮，故 D 错误。
故选：C。
题型三 电磁波与相对论
1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．
2．电磁场： 变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场．
3．电磁波：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波．
(1)电磁波是横波，在空间传播不需要介质．
(2)v＝λf 对电磁波同样适用．
(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．
4．发射电磁波的条件：
(1)要有足够高的振荡频率；
(2)电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间．
5．调制：有调幅和调频两种方法．
6．电磁波的传播：
(1)三种传播方式：天波、地波、空间波．
(2)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3×108 m/s.
7．电磁波的接收：
(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振
现象．
(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路．
(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫做检波，检波是调制的逆过程，也叫做解调．
8．两个基本假设
(1)相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．
(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观测者间的相对
运动没有关系．
9．相对论的质速关系
(1)物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度 v 运动时的质量 m 与静止时的质量 m0 之间有
m0
如下关系：m＝ .
(v1－ )2c
(2)物体运动时的质量 m 总要大于静止时的质量 m0.
10．相对论的质能关系
用 m 表示物体的质量，E 表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝mc2.
[模型演练11] （2024 泰州模拟）微波炉是利用微波（高频电磁波）进行工作的。微波能穿透玻璃、
陶瓷等容器，遇到金属炉壁会反射，遇到水和食物等会被吸收，并使食物内水分子剧烈振动而
达到加热目的。某次利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况，造成该现象的主要原因是
（　　）
A．电磁波在食物内部发生了干涉
B．电磁波在食物内部发生了折射
C．电磁波在食物表面发生了反射
D．电磁波经过食物时发生了衍射
【解答】解：干涉现象是指两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另
一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。造成微波炉加热食物时出现受热不均的情况
的主要原因是电磁波的干涉现象，在加强区和减弱区受热不均匀。故 A 正确，BCD 错误。
故选：A。
[模型演练12] （2024 海淀区校级三模）在经典核式结构模型中，氢原子的电子围绕原子核做圆周运
动。经典的电磁理论表明电子做加速运动会发射电磁波，同时电子的轨道半径逐渐减小（假设
电子的每一圈运动轨道可近似视为圆周），电磁波的发射功率可表示为（拉莫尔公式）：P =
2 2 2
3 3 ，其中 a 为电子的加速度，c 为真空光速，k 为静电力常数，e 为电子电荷量。根据经典
电磁理论，在电子落到原子核上之前，下列说法正确是（　　）
A．电磁波发射功率越来越小
B．电子的动能变化量大于电势能的变化量
C．电子发射的电磁波的波长越来越短
D．电子的物质波的波长越来越长
【解答】解：AC.电子的轨道半径逐渐减小，由库仑定律可知，电子受到的库仑力增加，由牛顿
第二定律知，电子的加速度逐渐增大，根据拉莫尔公式可知，电磁波发射功率逐渐增大，发射的
电磁波的频率也逐渐增大，根据 c＝λf 可知，波长越来越短，故 A 错误，C 正确。
B.电子的轨道半径逐渐减小，电场力做正功，电势能减小，动能增大，电子还要向外辐射能量，
根据能量守恒定律可知，电子的动能变化量小于电势能的变化量，故 B 错误；
D.电子的轨道半径逐渐减小，电子的速度越来越大，动量也越来越大，根据德布罗意波长公式

λ = 可知，电子的物质波的波长越来越短，故 D 错误。
故选：C。
[模型演练13] （2024 湖南模拟）我国 2016 年在贵州落成启用的世界最大的 500m 口径球面射电望
远镜（FAST）如图所示，它被誉为“中国天眼”，它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电
磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波可以在真空中传播
B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C．频率越高的电磁波，波长越长
D．电磁波不能传递信息和能量
【解答】解：A．电磁波传播不需要介质，故可以在真空中传播，故 A 正确；
B．赫兹是最早用实验证实电磁波存在、证明麦克斯韦电磁场理论的科学家，故 B 错误；
C．由 c＝λf 知，频率越高的电磁波，波长越短，故 C 错误；
D．电磁波可以传递信息和能量，比如手机收到的信号就是电磁波传播，故 D 错误。
故选：A。
[模型演练14] （2024 通州区一模）深紫外线和极紫外线是生产芯片时常用在硅晶片上雕刻的光，深
紫外线的波长为 193nm，极紫外线的波长为 13.5nm。下列说法正确的是（　　）
A．极紫外线的频率小于深紫外线的频率
B．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射
C．极紫外线的光子能量大于深紫外线的光子能量
D．在真空中极紫外线的传播速度小于深紫外线的传播速度
【解答】解：A、极紫外线的波长小于深紫外线的波长，根据波长与频率的关系可知，极紫外线
的频率大于深紫外线的频率，故 A 错误；
B、波长越大，越容易发生明显衍射，因此极紫外线比深紫外线更不容易发生明显衍射，故 B 错
误；
C、根据 E＝hν可知，频率越大，光子的能量越大，极紫外线的频率大于深紫外线的频率，所以
深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量，故 C 正确；
D、真空中光传播的速度相等，故 D 错误。
故选：C。
[模型演练15] （2024 和平区模拟）“中国天眼”位于贵州的大山深处，它通过接收来自宇宙深处的
电磁波，探索宇宙。关于电磁波下列说法正确的是（　　）
A．机场安检是利用 γ 射线穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品
B．机械波在介质中的波速与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关
C．麦克斯韦电磁理论告诉我们，变化的电场一定产生变化的磁场
D．所有物体都发射红外线，因此可利用红外线设计防伪措施
【解答】解：A.机场安检是利用 X 射线的穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品，故 A 错误；
B.机械波的波速只与介质有关，机械波在介质中的波速与频率无关，电磁波在介质中的波速与频
率有关，故 B 正确；
C.根据麦克斯韦电磁理论可知，变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故 C
错误；
D.所有物体都发射红外线，红外线具有热效应，但红外线没有防伪功能，紫外线有荧光效应，具
有防伪功能，故 D 错误。
故选：B。专题 34 光的波动性 电磁波和相对论
考点 考情 命题方向
考点 1 光的干涉 2024 全国卷 1.光的干涉常考：光的波长与
2024 山东 干涉条纹间距的关系．
2024 广西 光波动性实例
2024 湖南 2.光的衍射和偏振常考：光的
2023 江苏 偏振现象的解释，衍射的应用
2023 年北京 3.电磁波与相对论常考：电磁
2023 河北 波的发射和接收；功率的定
考点 2 光的衍射和 2022 上海 义、物理意义和计算式的推
偏振 2024 全国 导．
2023 天津
2022 北京
考点 3 电磁波与相 2021 浙江
对论 2021 天津
题型一 光的干涉现象
1．产生条件
两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样．
2．杨氏双缝干涉
(1)原理图如图所示
(2)亮、暗条纹的条件．
①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹．
a．光的路程差 Δr＝r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)，光屏上出现亮条纹．
λ
b．光的路程差 Δr＝r2－r1＝(2k＋1) (k＝0,1,2…)，光屏上出现暗条纹．2
②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)．
l
③条纹间距公式：Δx＝ λ.
d
3．薄膜干涉现象
如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．
4．薄膜干涉原理分析
(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波．
(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明
暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹．
5．薄膜干涉的应用
干涉法检查平面的平整程度如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果
被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，
则干涉条纹发生弯曲．若被检查平面是凹陷的，则图像往靠近劈棱的方向偏；若被检查平面是凸起
的，则图像往远离劈棱的方向偏。
[模型演练1] （2024 越秀区校级模拟）如图所示，一束光由半圆形玻璃砖的右侧面沿半径射入，
经 AB 界面折射后分为红光和紫光两束光，则下列说法正确的是（　　）
A．b 光是红光，则 a 光是紫光
B．现将入射光绕 O 点逆时针转动，则 a 光先消失
C．分别用 a、b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条
纹间距
D．在半圆形玻璃中，b 光的传播时间小于 a 光的传播时间
[模型演练2] （2024 苏州校级二模）利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆
柱形金属丝的直径差（约为微米量级），实验装置如图甲所示。T1 和 T2 是具有标准平面的玻璃
平晶，A0 为标准金属丝，直径为 D0；A 为待测金属丝，直径为 D；两者中心间距为 L。实验中
用波长为 λ 的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距
为ΔL。则以下说法正确的是（　　）

A．|D﹣D0| = 2
B．A 与 A0 直径相差越大，ΔL 越大
C．轻压 T1 右端，若ΔL 增大则有 D＜D0
D．A 与 A0 直径相等时可能产生图乙中的干涉条纹
[模型演练3] （2024 五华区校级模拟）如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿与上表面成 α 角
的 PO 方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，经镀银的玻璃砖下表面反射后从上表面
射出，得到三束光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。玻璃砖的上下表面较宽，则下列说法正确的是（　　）
A．光束Ⅰ为单色光
B．光束Ⅲ在玻璃中的传播速度比光束Ⅱ的大
C．改变 α 角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可能不平行
D．通过相同的双缝干涉装置，光束Ⅱ产生的干涉条纹宽度大于光束Ⅲ产生的宽度
[模型演练4] （2024 济宁三模）在图示的双缝干涉实验中，光源 S 到缝 S1、S2 距离相等，P0 为 S1、
S2 连线中垂线与光屏的交点。用波长为 400nm 的光实验时，光屏中央 P0 处呈现中央亮条纹（记
为第 0 条亮条纹），P 处呈现第 3 条亮条纹。当改用波长为 600nm 的光实验时，P 处将呈现（　　）
A．第 2 条亮条纹 B．第 3 条亮条纹
C．第 2 条暗条纹 D．第 3 条暗条纹
[模型演练5] （2024 泰安三模）如图甲所示，将两块平板玻璃 M、N 放在水平桌面上，并在两块玻
璃之间右侧边缘垫上两个纸条，用平行单色光竖直向下照射玻璃板，就会在玻璃板上方看到如
图乙所示的明暗相间的条纹。下列说法正确的是（　　）
A．图乙中的条纹是 M 的上表面、N 的下表面两列反射光发生干涉的结果
B．在任意一条明条纹的下方，空气薄膜的厚度都是均匀变化的
C．如果撤掉一个纸条，则条纹间距增大
D．若改用频率更高的单色光进行实验，则条纹间距会更大
题型二 光的衍射和偏振现象
1．衍射与干涉的比较
两种现象
单缝衍射 双缝干涉
比较项目
条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
不同点
条纹清晰，亮度基本相
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗
等
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干
相同点
涉、衍射都有明暗相间的条纹
注意　①白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同．
②区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区
分．
2．干涉与衍射的本质
光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具
有相似的原理．在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加
形成单缝衍射条纹．
3．偏振：光波只沿某一特定的方向的振动．
4．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而
且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光．
5．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是横波．自
然光通过偏振片后，就得到了偏振光．
6．偏振光的理论意义及应用
(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波．光的偏振
现象说明了光波是横波．
(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．
[模型演练6] （2024 香坊区校级四模）如图，两种颜色的光从真空中沿同一光路由圆心 O 点斜射
入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为 a 和 b。已知入射角 α＝45°，a 光束与玻璃
砖左侧平面的夹角 β＝60°，下列说法正确的是（　　）
A．若 a 光束为蓝光，b 光束可能是红光
B．a 光在该玻璃柱体中传播的速度比 b 光大
C 6．玻璃对 a 光的折射率为
2
D．用 a 光和 b 光分别照射同一狭缝，观察衍射现象，a 光的中央亮条纹更窄
[模型演练7] （2024 安徽模拟）DUV 光刻机是一种使用深紫外（DEEPULTRAVIOLET，DUV）光
源进行曝光的设备。深紫外线具有较短的波长和较高的能量。它通常指的是波长在 200 纳米到
300 纳米之间的紫外线。浸没式光刻能降低制程，在镜头与晶圆曝光区域之间，充满对深紫外
光折射率为 1.44 的液体，从而实现在液体中波长变短，实现较短的制程。则与没加入液体相比，
下列说法正确的是（　　）
A．深紫外线进入液体后传播速度变大
B．传播相等的距离，深紫外线在液体中所需的时间不变
C．深紫外线光子的能量进入液体不变
D．深紫外线在液体中更容易发生衍射，能提高分辨率
[模型演练8] （2024 吉林模拟）夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，
受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b 为其折
射出的光线中的两种单色光，比较 a、b 两种单色光，下列说法正确的是（　　）
A．在冰晶中，b 光的波速比 a 光大
B．通过同一仪器发生双缝干涉，a 光的相邻明条纹间距较大
C．b 光比 a 光更容易发生明显衍射现象
D．a、b 两种光分别从水射入空气发生全反射时，a 光的临界角比 b 光的小
[模型演练9] （2024 开福区校级模拟）如图所示，半径为 R 的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度

为2，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源 S 向顶部发射一束由 a、b 两种不同频率的光组
成的复色光，当光线与竖直方向夹角 θ 变大时，出射点 P 的高度也随之降低，只考虑第一次折
1 2
射，发现当 P 点高度 h 降低为 时只剩下 a 光从顶部射出，（光速为 c）下列判断正确的是
2
（　　）
A．在此透光材料中 a 光的传播速度小于 b 光的传播速度
B．此透光材料对 b 光的折射率为 10 + 4 2
C．a P 5 2 2光从 点射出时，a 光经过 SP 路程所需的时间为
2
D．同一装置用 a、b 光做单缝衍射实验，b 光的衍射现象更加明显
[模型演练10] （2024 蜀山区校级三模）通过对光现象的深入分析可以了解光的本质规律，以下是一
些光现象的示意图，图甲是劈尖干涉的装置及形成的条纹示意图，图乙是双缝干涉示意图，图
丙是一束复色光进入水珠后传播光路示意图，图丁是自然光通过偏振片 P、Q 的实验结果。下
列说法中正确的是（　　）
A．图甲中，将两平板玻璃中间的纸片拿掉一张后，条纹间距变小
B．图乙中，若只减小双缝间距离，两相邻亮条纹间距离将减小
C．图丙中，a 光在水珠中传播速度一定大于 b 光在水珠中传播速度
D．图丁中，从图示位置转动偏振片 P，光屏上亮度将逐渐变暗
题型三 电磁波与相对论
1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．
2．电磁场： 变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场．
3．电磁波：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波．
(1)电磁波是横波，在空间传播不需要介质．
(2)v＝λf 对电磁波同样适用．
(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．
4．发射电磁波的条件：
(1)要有足够高的振荡频率；
(2)电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间．
5．调制：有调幅和调频两种方法．
6．电磁波的传播：
(1)三种传播方式：天波、地波、空间波．
(2)电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3×108 m/s.
7．电磁波的接收：
(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振
现象．
(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路．
(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫做检波，检波是调制的逆过程，也叫做解调．
8．两个基本假设
(1)相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．
(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观测者间的相对
运动没有关系．
9．相对论的质速关系
(1)物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度 v 运动时的质量 m 与静止时的质量 m0 之间有
m0
如下关系：m＝ .
(v1－ 2c )
(2)物体运动时的质量 m 总要大于静止时的质量 m0.
10．相对论的质能关系
用 m 表示物体的质量，E 表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝mc2.
[模型演练11] （2024 泰州模拟）微波炉是利用微波（高频电磁波）进行工作的。微波能穿透玻璃、
陶瓷等容器，遇到金属炉壁会反射，遇到水和食物等会被吸收，并使食物内水分子剧烈振动而
达到加热目的。某次利用微波炉加热食物时出现了受热不均的情况，造成该现象的主要原因是
（　　）
A．电磁波在食物内部发生了干涉
B．电磁波在食物内部发生了折射
C．电磁波在食物表面发生了反射
D．电磁波经过食物时发生了衍射
[模型演练12] （2024 海淀区校级三模）在经典核式结构模型中，氢原子的电子围绕原子核做圆周运
动。经典的电磁理论表明电子做加速运动会发射电磁波，同时电子的轨道半径逐渐减小（假设
电子的每一圈运动轨道可近似视为圆周），电磁波的发射功率可表示为（拉莫尔公式）：P =
2 2 2
3 3 ，其中 a 为电子的加速度，c 为真空光速，k 为静电力常数，e 为电子电荷量。根据经典
电磁理论，在电子落到原子核上之前，下列说法正确是（　　）
A．电磁波发射功率越来越小
B．电子的动能变化量大于电势能的变化量
C．电子发射的电磁波的波长越来越短
D．电子的物质波的波长越来越长
[模型演练13] （2024 湖南模拟）我国 2016 年在贵州落成启用的世界最大的 500m 口径球面射电望
远镜（FAST）如图所示，它被誉为“中国天眼”，它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电
磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波可以在真空中传播
B．麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C．频率越高的电磁波，波长越长
D．电磁波不能传递信息和能量
[模型演练14] （2024 通州区一模）深紫外线和极紫外线是生产芯片时常用在硅晶片上雕刻的光，深
紫外线的波长为 193nm，极紫外线的波长为 13.5nm。下列说法正确的是（　　）
A．极紫外线的频率小于深紫外线的频率
B．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射
C．极紫外线的光子能量大于深紫外线的光子能量
D．在真空中极紫外线的传播速度小于深紫外线的传播速度
[模型演练15] （2024 和平区模拟）“中国天眼”位于贵州的大山深处，它通过接收来自宇宙深处的
电磁波，探索宇宙。关于电磁波下列说法正确的是（　　）
A．机场安检是利用 γ 射线穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品
B．机械波在介质中的波速与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关
C．麦克斯韦电磁理论告诉我们，变化的电场一定产生变化的磁场
D．所有物体都发射红外线，因此可利用红外线设计防伪措施

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